EP3759002B1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer umschaltung zwischen einem automatischen fahrbetrieb und einem manuellen fahrbetrieb eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer umschaltung zwischen einem automatischen fahrbetrieb und einem manuellen fahrbetrieb eines fahrzeugs Download PDF

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EP3759002B1
EP3759002B1 EP19701456.6A EP19701456A EP3759002B1 EP 3759002 B1 EP3759002 B1 EP 3759002B1 EP 19701456 A EP19701456 A EP 19701456A EP 3759002 B1 EP3759002 B1 EP 3759002B1
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a switchover between automatic driving mode and manual driving mode of a vehicle. Furthermore, the invention also relates to a computing unit for carrying out the method and a vehicle with the device according to the invention.
  • the invention is therefore based on the object of developing a method which ensures that the driver is currently able to control the vehicle manually when switching to manual driving mode.
  • a method according to independent claim 1 is proposed.
  • a computing unit for executing the method according to the invention and a vehicle with the computing unit according to the invention are proposed.
  • a signal for switching to manual driving mode is first detected in the automatic driving mode of the vehicle.
  • This signal can indicate, for example, that the driver wants to switch to manual driving mode.
  • the signal for switching can be designed, for example, as a steering intervention, pedal actuation or as an actuation of another switch arranged in the vehicle.
  • the signal can also indicate an automatically generated signal for switching to manual driving mode. If such a signal is detected, manual driving of the vehicle is initiated in the following method step. In the manual driving mode that now follows, an optimal trajectory of the vehicle is continuously determined.
  • the optimal trajectory characterizes, for example, the optimal movement path of the vehicle, taking into account the surrounding situation and the currently recorded operating variables of the vehicle.
  • the operating variables of the vehicle are the current speed and/or the current acceleration and/or the current rate of rotation and/or the current steering angle of the vehicle.
  • a manually traveled trajectory of the vehicle is continuously determined in manual driving mode. This manually traveled trajectory characterizes, for example, the current movement path of the vehicle, taking into account the vehicle's currently recorded operating variables.
  • the determined, manually traveled trajectory is then continuously compared with the determined, optimal trajectory and a check is made as to whether a deviation between the two trajectories can be determined.
  • An observation status which observes the driver during manual control, is correspondingly initiated in the manual driving mode of the vehicle. Depending on the determined deviation is switched back to automatic driving or the monitoring status ends in a last step by continuously determining the manually traveled trajectory and the continuous determination of the optimal trajectory in manual driving mode is terminated.
  • an area surrounding the vehicle is also detected as a function of the switchover to manual driving mode of the vehicle.
  • a safety range of the ascertained optimum trajectory of the vehicle in manual driving mode is then continuously determined as a function of the detected surroundings of the vehicle.
  • the manually traveled trajectory preferably has to fulfill certain conditions so that no safety-critical situation occurs.
  • the safety area includes a right and left safety area that must not be exceeded by the manually traveled trajectory.
  • defined upper and lower limits for the speed and/or for the acceleration and/or for the rate of rotation and/or for the steering angle may not be exceeded or undershot by the manually traveled trajectory.
  • the safety area can preferably be a movement tube or driving tube of the vehicle, which surrounds the ascertained, optimal trajectory.
  • the movement tube delimits the optimal trajectory with, for example, a right and left safety area and also, for example, with a front and rear safety area from all sides.
  • the safety area of the vehicle is then compared with the determined, manually driven trajectory. If it is determined that the safety zone has been exceeded, the system switches to automatic driving mode and the vehicle is automatically steered back into the safety zone. For example, a sudden, unjustified braking of the vehicle can be prevented in connection with the movement tube and the front and rear safety area present there.
  • the safety area is preferably determined as a function of other road users. If, for example, an oncoming vehicle is detected, it is possible in connection with the movement tube of the vehicle and the left and right safety area and the left safety area are tightened so that the vehicle does not threaten to cross into the oncoming lane when driving manually. Alternatively or additionally, the left or right safety area can also be determined as a function of a detected edge of the road, so that the vehicle does not threaten to leave the road in manual driving mode.
  • the continuous determination of the manually traveled trajectory and the continuous determination of the optimum trajectory of the vehicle in manual driving mode are terminated if the determined deviation remains below a defined threshold value. This ensures that the driver's ability to manually control the driver is no longer observed if it is determined that the driver has controlled in such a way that the deviation determined remains below a defined threshold value. Conversely, it is also ensured that automatic driving mode is switched back to if it is determined that the driver is steering incorrectly in such a way that the defined threshold value is exceeded by the determined deviation. Furthermore, the continuous determination of the manually traveled trajectory and the continuous determination of the optimal trajectory are preferably terminated if the determined deviation also remains below the defined threshold value for a defined period of time.
  • the defined threshold value and/or the defined period of time are preferably adapted as a function of the continuous determination of a driving situation of the vehicle. The driving situation itself is determined depending on the manually traveled trajectory of the vehicle.
  • the driver can be rewarded for a driving maneuver that requires a high level of manual control of the vehicle if there is a comparatively small deviation of the manual trajectory from the optimal trajectory is determined. Examples of such a driving maneuver are cornering or driving on a forest path.
  • the defined threshold value can be increased or the defined time period can be reduced.
  • the defined time period and/or the defined threshold value are preferably displayed to the driver of the vehicle in manual driving mode. The driver can thus perceive when the observation of his ability to manually control the vehicle is terminated or, if a defined threshold value is displayed, what the current status of the determined deviation from the defined threshold value is.
  • the defined period of time and/or the defined threshold value are preferably adapted as a function of a state of the driver detected in the automatic driving mode of the vehicle.
  • the condition of the driver which represents the physical condition of the driver, for example, is observed accordingly during automatic driving and taken into account when switching to manual driving by adjusting the defined time period and/or the defined threshold value depending on the driver's condition.
  • An example of such an observation of the driver's physical condition is the detection of the driver's blood pressure and/or heart rate during automatic driving operation.
  • a situation can be taken into account in which the driver is already very tired in automatic driving mode and his ability to control the vehicle manually must be monitored accordingly when switching to manual driving mode.
  • the defined threshold value would be reduced and/or the defined period of time would be extended.
  • the defined threshold value described above is subdivided into a first and a second defined threshold value.
  • the first defined threshold value is smaller than the second defined threshold value.
  • the second threshold value can, for example, also correspond to the magnitude of the defined threshold value.
  • the condition that the determination of the optimal and the manual trajectory is only ended if the deviation does not exceed the first defined threshold value for a defined period of time can optionally also be taken into account.
  • the determined deviation is then compared with the second defined threshold value. If it is determined here that the second defined threshold value is exceeded by the determined deviation, then there is a switch to automatic driving mode. The driver has not shown that he is currently able to steer the vehicle manually. However, if it is determined that the second threshold value is not exceeded by the determined deviation, then the comparison of the determined, manually traveled trajectory of the vehicle with the determined, optimal trajectory is repeated.
  • the use of the first and the second defined threshold value accordingly makes it possible to better assess the driver's ability to manually control the vehicle and to take it into account in the method.
  • a further object of the invention is a computing unit which is designed to carry out the method described above.
  • a vehicle is part of the invention, which has the computing unit according to the invention and at least one signal unit.
  • the at least one signal unit is designed to generate a signal for switching the vehicle to manual driving mode.
  • the signal unit can generate the signal automatically, for example in the event of a dangerous situation.
  • the signal unit is embodied as an input unit, which is embodied for inputting a signal for switching to manual driving mode. In this case, the driver can choose the time of the switch himself.
  • the vehicle preferably also has at least one first sensor, which is designed to record data surrounding the vehicle as a function of the switchover to manual driving mode of the vehicle.
  • the at least one sensor can be an environment sensor, for example.
  • the vehicle preferably has at least one second sensor which is used to detect a state of the Driver of the vehicle, in particular a detected physical condition of the driver is formed.
  • the vehicle also has an optional communication unit, which is designed to capture environmental data from a server or from other road users.
  • figure 1 shows an embodiment of a computing unit 70 according to the invention.
  • the arithmetic unit 70 is designed to receive a signal for switching to the manual driving mode of the vehicle from a signal unit 10 in an automatic driving mode of the vehicle. In addition, computing unit 70 is designed to initiate manual driving mode of the vehicle if a signal for switching to manual driving mode of the vehicle is received by signal unit 10 .
  • the Arithmetic unit 70 is also used to continuously determine an optimal trajectory of the vehicle that is in manual driving mode when the vehicle is in manual driving mode. In addition, the computing unit 70 continuously determines a manually traveled trajectory of the vehicle.
  • the computing unit 70 is designed to continuously compare the determined, manually driven trajectory of the vehicle with the determined, optimal trajectory and to determine a deviation of the determined, manually driven trajectory of the vehicle from the determined, optimal trajectory in the comparison carried out.
  • arithmetic unit 70 is designed to switch to automatic driving mode of the vehicle depending on the determined deviation or to end the continuous determination of the manually traveled trajectory and the continuous determination of the optimum trajectory of the vehicle in manual driving mode.
  • the computing unit 70 is designed, for example, to control a longitudinal and/or transverse drive 80 of the vehicle.
  • Arithmetic unit 70 is optionally designed to receive data surrounding the vehicle from at least one first sensor 20 .
  • the at least one first sensor 20 can be an environment sensor, for example.
  • the computing unit 70 is designed in this context to receive environmental data of the vehicle from at least one server 30 .
  • This server 30 can be, for example, a server that receives environmental data from other road users via a car-to-X communication link.
  • the arithmetic unit 70 is also optionally designed to continuously determine a safety range of the ascertained optimal trajectory of the vehicle in manual driving mode as a function of the acquired environmental data of the vehicle.
  • computing unit 70 is designed to continuously compare the ascertained deviation of the manually traveled trajectory from the ascertained, optimal trajectory with the ascertained safety range of the ascertained optimal trajectory of the vehicle. Depending on the comparison of the determined deviation with the determined safety area, the computing unit 70 is additionally designed to switch to the automatic driving mode of the vehicle or to continuously determine the manually traveled trajectory and continuously determine the to end the optimal trajectory of the vehicle in manual driving mode. In the case of switching to the automatic driving mode of the vehicle, the computing unit 70 is designed, for example, to control a longitudinal and/or transverse drive 80 of the vehicle.
  • computing unit 70 is optionally designed to ascertain the security area as a function of other road users in the vicinity of the vehicle and/or as a function of a detected lane boundary.
  • the computing unit 70 can, for example, receive environmental data from the at least one first sensor 20 or the server 30 .
  • the current position of the vehicle which is determined by means of a GNSS receiver, for example, can be compared with the navigation data received by a navigation device 40 .
  • Computing unit 70 is optionally designed to end the continuous determination of the manually traveled trajectory and the continuous determination of the optimal trajectory of the vehicle in manual driving mode if the determined deviation remains below a defined threshold value for a defined period of time.
  • the arithmetic unit 70 can be designed to control a display unit 90 in order to display the defined time period and/or the defined threshold value to the driver of the vehicle.
  • the processing unit 70 can be designed to receive the time recorded, for example, from the start of the switchover to manual driving mode of the vehicle from a clock 50 and to compare the recorded time with the defined period of time.
  • computing unit 70 is optionally also designed to receive status data of the driver from at least one second sensor 60 during automatic driving operation.
  • the condition of the driver is in particular the physical condition of the driver.
  • the at least one second sensor can be, for example, a sensor that determines the fitness level of the driver.
  • this can be a sphygmomanometer, a blink detector or a sensor for detecting the heart rate of the driver.
  • Figure 2a Figure 12 shows an embodiment of an example method falling outside the scope of the claims.
  • the arithmetic unit 70 described above is designed to carry out this method.
  • a signal for switching to manual driving mode of the vehicle is detected. If no such signal is detected here, the method is ended or alternatively started from the beginning. However, if a signal for switching to manual driving mode of the vehicle is detected, manual driving mode of the vehicle is initiated in a subsequent method step 120 .
  • a subsequent method step 170 an optimal trajectory of the vehicle is continuously determined in the now manual driving mode of the vehicle.
  • a manually traveled trajectory of the vehicle is continuously determined in a method step 180 .
  • the ascertained, optimal trajectory is continuously compared with the ascertained, manually traveled trajectory of the vehicle.
  • the vehicle can also be brought into a safe state in a method step 270 following method step 260 .
  • the vehicle can, for example, be automatically braked and optionally brought to a standstill.
  • a safety range of the ascertained optimum trajectory of the vehicle is then ascertained.
  • the determined, manually traveled trajectory is compared with the determined safety range of the optimal trajectory. If it is established here that the manually traveled trajectory does not exceed the safety range, then in method step 280 the continuous determination of the manually traveled trajectory and the continuous determination of the optimum trajectory of the vehicle in manual driving mode are ended. If, however, it is determined that the manually driven trajectory exceeds the left or right safety area, then in method step 260 the vehicle is switched to automatic driving mode and the vehicle is automatically steered back into the safety area.
  • the safety area is determined, for example, depending on other road users in the area surrounding the vehicle. If, for example, an oncoming vehicle is determined in this context, a safety area on the left of a safety area designed as a movement tube of the vehicle is defined more narrowly. Alternatively or additionally, in this context the left or right safety area can also be determined as a function of a detected lane boundary.
  • the lane delimitation can represent, for example, the edge of the lane or also the lane markings on the road. Such a lane boundary should not be crossed while driving.
  • the necessary environment data for both options can be acquired in particular by environment acquisition in method step 130 or by means of a server through car-to-x communication in a method step 140 .
  • the current position of the vehicle which is determined by means of a GNSS receiver, for example, can also be compared with the navigation data received by a navigation device 40 . In this case, the navigation unit can provide the necessary environment data.
  • a defined threshold value and/or a defined period of time is optionally determined in a method step 200, which is compared in the following method step 250 with the determined deviation of the manually traveled trajectory from the optimal trajectory of the vehicle. If it is determined here that the threshold value is not exceeded and the defined period of time is exceeded, then a driver is identified concluded, who is able to control the vehicle manually and it is continued with step 280. However, if it is determined here that the defined threshold value is exceeded within the defined period of time, then it is concluded that the driver is at least currently not able to control the vehicle manually and the process continues with method step 270 .
  • a driving situation of the vehicle in manual driving mode can optionally be determined in a method step 190 .
  • the defined threshold value and/or the defined time period can be reduced in method step 200 .
  • the driver is therefore rewarded for his successful driving maneuver with an increase in the threshold value and/or a reduction in the defined time period.
  • the threshold value can be reduced and/or the defined time period can be increased if it is determined that the vehicle is constantly moving straight ahead. In this case the driver has not really demonstrated his ability to control the vehicle manually.
  • the driver of the vehicle can be shown the defined time period and/or the defined threshold value during manual driving operation in a method step 220 .
  • a state of the driver is recorded during automatic driving operation.
  • the condition can be the driver's physical condition, for example.
  • the defined threshold value and/or the defined period of time can also be set in method step 200 depending on the detected condition of the driver.
  • Figure 2b shows in contrast to the first embodiment of the method in Figure 2a , a method step 245, in which the determined deviation of the manual trajectory from the optimal trajectory is compared with a first defined threshold value. If it is established here that the deviation falls below the first defined threshold value, then the process continues with method step 280 . In this case, the condition can optionally also be taken into account that method step 280 is only continued if the deviation does not exceed the first defined threshold value for a defined period of time. If, however, it is established that the deviation exceeds the defined first threshold value, then method step 255 is continued. In step 255, the determined Deviation compared with a second defined threshold. In this case, the second defined threshold value is greater than the first defined threshold value. If it is established here that the second defined threshold value is exceeded by the determined deviation, then the process continues with method step 260 and the system switches to automatic driving mode. If it is determined that the second threshold value is not exceeded by the determined deviation, the process continues with method step 230 repeatedly.
  • figure 3 shows a bird's-eye view of a vehicle that previously in figure 1 components shown. These components, such as the computing unit 70, are not shown in this illustration.
  • vehicle 300 is located on a two-lane roadway, lanes 370a and 370b being separated by a central reservation 320 .
  • the left lane 370a is intended for oncoming traffic.
  • a bird's-eye view of the situation is shown here, in which vehicle 300 is in manual driving mode, since a signal for switching to manual driving mode was detected beforehand.
  • manual driving mode a manually traveled trajectory 330 is now continuously determined.
  • an optimal trajectory 340 is continuously determined.
  • the manually traveled trajectory 330 is now continuously compared with the optimal trajectory and a deviation is determined.
  • a deviation can be determined here, for example, in that position deviations 350a and 350b of the manual trajectory from the optimal trajectory are determined in the bird's-eye view. These deviations 350a and 350b can differ in size from one another over the course of the trajectory. If, for example, the determined deviation 350a or 350b becomes too large, vehicle 300 is switched back to automatic driving mode.
  • the deviations 350a or 350b can, for example, also be summed up. If the sum becomes too large, vehicle 300 is switched to automatic driving mode.
  • a safety range of the ascertained optimal trajectory in the form of a movement tube 325 is continuously ascertained in this representation.
  • the movement tube 325 surrounds the optimal trajectory 340 from all sides and is determined depending on the vehicle environment.
  • the safety area in the form of the movement tube 325 has a left safety area 320 which is designed as the central reservation 320 of the roadway, since the vehicle 300 would run into oncoming traffic if the central reservation 320 were to be crossed.
  • the movement tube 325 has a right-hand safety area 310, which in this case is designed as the edge of the road.
  • the movement tube 325 which moves continuously with the vehicle 300, also has a front safety area 315b and a rear safety area 315a.
  • the front 315b and rear 315a safety area characterize an area that moves dynamically while the vehicle 300 is driving and represents a limit for the vehicle in terms of its speed or acceleration. If the vehicle 300 is driving too fast or accelerating too hard, it will exceed the front safety area 315b. Conversely, the vehicle 300 falls below the rear safety area 315a if the vehicle 300 brakes suddenly and without reason. In both situations, the vehicle 300 can be switched to the automatic driving mode in order to bring the vehicle 300 back into the safety area.

Landscapes

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Umschaltung zwischen einem automatischen Fahrbetrieb und einem manuellen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Aus dem Dokument DE 10 2012 112 802 A1 ist eine Umschaltung von einem automatischen Fahrbetrieb in einen manuellen Fahrbetrieb in Abhängigkeit der aktuellen Umfeldsituation bekannt. Bevor der Fahrer hierbei die manuelle Steuerung wieder übernehmen muss, wird ein Warnsignal erzeugt. Der Zeitabstand zwischen Warnsignal und benötigtem Fahrereingriff wird hierbei in Abhängigkeit der erfassten Fahreraufmerksamkeit eingestellt.
  • Weiterhin beschreiben die Dokumente EP 2 979 914 A2 , EP 2 253 499 A1 , US 2017/261981 A1 , DE 10 2016 202590 A1 und DE 10 2013 019424 A1 Verfahren zur Steuerung einer Umschaltung zwischen einem automatischen Fahrbetrieb und einem manuellen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs, welche zumindest Teile des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweisen.
  • Bei der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs besteht jedoch besonders im Falle erhöhter Müdigkeit des Fahrers das Risiko, dass der Fahrer aktuell überhaupt nicht in der Lage ist, das Fahrzeug manuell zu steuern. In diesem beispielhaften Fall kann die Umschaltung so zu einem Unfall führen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches sicherstellt, dass der Fahrer bei einer Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb überhaupt aktuell in der Lage ist, das Fahrzeug manuell zu steuern.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 vorgeschlagen. Außerdem werden eine Recheneinheit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Recheneinheit vorgeschlagen.
  • In einem ersten Schritt des Verfahrens zur Steuerung einer Umschaltung zwischen einem automatischen Fahrbetrieb und einem manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs wird zunächst in dem automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb erfasst. Dieses Signal kann beispielsweise auf einen Wunsch des Fahrers zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb hindeuten. Das Signal zur Umschaltung kann in diesem Zusammenhang beispielsweise als Lenkeingriff, Pedalbetätigung oder als Betätigung eines sonstigen im Fahrzeug angeordneten Schalters ausgebildet sein. Alternativ kann das Signal auch auf ein automatisch erzeugtes Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb hindeuten. Wird ein solches Signal erfasst, so wird im folgenden Verfahrensschritt der manuelle Fahrbetrieb des Fahrzeugs eingeleitet. Im nun folgenden manuellen Fahrbetrieb wird fortlaufend eine optimale Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. Die optimale Trajektorie kennzeichnet beispielsweise den optimalen Bewegungspfad des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Umfeldsituation, wie auch der aktuell erfassten Betriebsgrößen des Fahrzeugs. Beispiele für die Betriebsgrößen des Fahrzeugs sind die aktuelle Geschwindigkeit und/oder die aktuelle Beschleunigung und/oder die aktuelle Drehrate und/oder der aktuelle Lenkwinkel des Fahrzeugs. Außerdem wird im manuellen Fahrbetrieb fortlaufend eine manuell befahrene Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. Diese manuell befahrene Trajektorie kennzeichnet beispielsweise den aktuellen Bewegungspfad des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der aktuell erfassten Betriebsgrößen des Fahrzeugs. Im folgenden Verfahrensschritt wird dann die ermittelte, manuell befahrene Trajektorie mit der ermittelten, optimalen Trajektorie fortlaufend verglichen und hierbei geprüft, ob eine Abweichung zwischen den beiden Trajektorien ermittelt werden kann. Es wird entsprechend im manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Beobachtungsstatus eingeleitet, welche den Fahrer während der manuellen Steuerung beobachtet. In Abhängigkeit der ermittelten Abweichung wird in einem letzten Verfahrensschritt wieder in den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet oder der Beobachtungsstatus beendet, indem das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie im manuellen Fahrbetrieb beendet wird.
  • Vorzugsweise wird weiterhin ein Umfeld des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erfasst. Daraufhin wird in Abhängigkeit des erfassten Umfelds des Fahrzeugs fortlaufend ein Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie des Fahrzeugs im manuellen Fahrbetrieb ermittelt. Innerhalb dieses Sicherheitsbereich hat die manuell befahrene Trajektorie bevorzugt gewisse Bedingungen zu erfüllen, damit es zu keiner sicherheitskritischen Situation kommt. So umfasst der Sicherheitsbereich beispielsweise in der Vogelperspektive einen rechten und linken Sicherheitsbereich, der durch die manuell befahrene Trajektorie nicht überschritten werden darf. Auch dürfen beispielsweise definierte Obergrenzen und Untergrenzen für die Geschwindigkeit und/oder für die Beschleunigung und/oder für die Drehrate und/oder für den Lenkwinkel durch die manuell befahrene Trajektorie nicht überschritten bzw. unterschritten werden. Bei dem Sicherheitsbereich kann es sich vorzugsweise um einen Bewegungsschlauch oder Fahrschlauch des Fahrzeugs handeln, welcher die ermittelte, optimale Trajektorie umgibt. Der Bewegungsschlauch begrenzt hierbei die optimale Trajektorie mit beispielsweise einem rechten und linken Sicherheitsbereich und auch beispielsweise mit einem vorderen und hinteren Sicherheitsbereich von allen Seiten. Der Sicherheitsbereich des Fahrzeugs wird folgend mit der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie verglichen. Wird hierbei eine Überschreitung des Sicherheitsbereichs festgestellt, so wird in den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet und das Fahrzeug wieder automatisch in den Sicherheitsbereich gesteuert. Beispielsweise kann somit in Zusammenhang mit dem Bewegungsschlauch und dem dort vorhandenen vorderen und hinteren Sicherheitsbereich ein plötzliches, unbegründetes Abbremsen des Fahrzeugs verhindert werden. Wird jedoch keine Überschreitung des Sicherheitsbereichs durch die ermittelte manuell befahrene Trajektorie festgestellt, werden das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie im manuellen Fahrbetrieb beendet. Vorzugsweise wird der Sicherheitsbereich in Abhängigkeit weiterer Verkehrsteilnehmer ermittelt. Wird beispielsweise ein entgegenkommendes Fahrzeug erkannt, so kann im Zusammenhang mit dem Bewegungsschlauch des Fahrzeugs und dem dort vorhandenen linken und rechten Sicherheitsbereich, der linke Sicherheitsbereich enger gefasst werden, sodass das Fahrzeug im manuellen Fahrbetrieb nicht droht, auf die Gegenfahrbahn zu geraten. Der linke oder rechte Sicherheitsbereich kann alternativ oder zusätzlich auch in Abhängigkeit eines erfassten Fahrbahnrands ermittelt werden, sodass das Fahrzeug im manuellen Fahrbetrieb nicht droht, von der Fahrbahn abzukommen.
  • Erfindungsgemäß werden das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs in dem manuellen Fahrbetrieb beendet, falls die ermittelte Abweichung unterhalb eines definierten Schwellenwerts verbleibt. Somit wird gewährleistet, dass die Beobachtung der Fähigkeit des Fahrers zum manuellen Steuern des Fahrers beendet wird, falls festgestellt wird, dass der Fahrer derart gesteuert hat, dass die festgestellte Abweichung unterhalb eines definierten Schwellenwerts verbleibt. Andersherum wird ebenfalls gewährleistet, dass wieder auf den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet wird, falls festgestellt wird, dass der Fahrer derart fehlerhaft steuert, dass der definierte Schwellenwert durch die ermittelte Abweichung überschritten wird. Vorzugsweise werden weiterhin das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie beendet, falls die ermittelte Abweichung zusätzlich für eine definierte Zeitdauer unterhalb des definierten Schwellenwerts verbleibt. Somit wird gewährleistet, dass die Beobachtung der Fähigkeit des Fahrers zum manuellen Steuern des Fahrers beendet wird, falls festgestellt wird, dass der Fahrer für eine gewisse Zeit das Fahrzeug derart gesteuert hat, dass die festgestellte Abweichung unterhalb eines definierten Schwellenwerts verbleibt. Andersherum wird ebenfalls gewährleistet, dass wieder auf den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet wird, falls festgestellt wird, dass der Fahrer derart fehlerhaft steuert, dass innerhalb der definierten Zeitdauer der definierte Schwellenwert durch die ermittelte Abweichung überschritten wird. Vorzugsweise werden der definierte Schwellenwert und/oder die definierte Zeitdauer in Abhängigkeit des fortlaufenden Ermittelns einer Fahrsituation des Fahrzeugs angepasst. Die Fahrsituation selbst wird in Abhängigkeit der manuell befahrenen Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. So kann beispielsweise der Fahrer für ein Fahrmanöver, welches eine hohe Fähigkeit der manuellen Steuerung des Fahrzeugs bedarf, belohnt werden, falls hierbei eine vergleichsweise kleine Abweichung der manuellen von der optimalen Trajektorie ermittelt wird. Beispiele für ein solches Fahrmanöver sind eine Kurvenfahrt oder eine Fahrt auf einem Waldweg. In diesem Fall kann der definierte Schwellenwert erhöht werden oder die definierte Zeitdauer verringert werden. Bevorzugt werden die definierte Zeitdauer und/oder der definierte Schwellenwert dem Fahrer des Fahrzeugs in dem manuellen Fahrbetrieb angezeigt. Somit kann der Fahrer wahrnehmen, wann die Beobachtung seiner Fähigkeit zur manuellen Steuerung des Fahrzeugs beendet wird oder falls ein definierter Schwellenwert angezeigt wird, wie der derzeitige Stand der ermittelten Abweichung gegenüber dem definierten Schwellenwert ist.
  • Weiterhin vorzugsweise werden die definierte Zeitdauer und/oder der definierte Schwellenwert in Abhängigkeit eines in dem automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erfassten Zustands des Fahrers angepasst. Der Zustand des Fahrers, welcher beispielsweise den körperlichen Zustand des Fahrers darstellt, wird entsprechend während des automatischen Fahrbetriebs beobachtet und bei der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb berücksichtigt, indem die definierte Zeitdauer und/oder der definierte Schwellenwert abhängig von dem Fahrerzustand angepasst wird. Ein Beispiel für solch eine Beobachtung des körperlichen Zustands des Fahrers ist die Erfassung des Blutdrucks und/oder der Herzfrequenz des Fahrers während des automatischen Fahrbetriebs. Somit kann beispielsweise eine Situation berücksichtigt werden, bei der der Fahrer im automatischen Fahrbetrieb schon stark ermüdet ist und seine Fähigkeit zur manuellen Steuerung des Fahrzeugs entsprechend bei der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb stärker beobachtet werden muss. Der definierte Schwellenwert würde in diesem Fall beispielsweise verringert und/oder die definierte Zeitdauer verlängert werden.
  • Erfindungsgemäß wird der zuvor beschriebene definierte Schwellenwert in einen ersten und einen zweiten definierten Schwellenwert unterteilt. Der erste definierte Schwellenwert ist hierbei kleiner als der zweite definierte Schwellenwert. Der zweite Schwellenwert kann hierbei beispielsweise auch der Größe des definierten Schwellenwerts entsprechen. Die ermittelte Abweichung der manuellen Trajektorie von der optimalen Trajektorie wird hierbei zunächst mit dem ersten definierten Schwellenwert verglichen. Falls hierbei festgestellt wird, dass die Abweichung den ersten definierten Schwellenwert unterschreitet, werden das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs im manuellen Fahrbetrieb beendet. Der Fahrer hat in diesem Fall seine Fähigkeit zum manuellen Steuern des Fahrzeugs bewiesen. Hierbei kann optional zusätzlich die Bedingung mit berücksichtigt werden, dass das Ermitteln der optimalen und der manuellen Trajektorie nur beendet wird, falls die Abweichung für eine definierte Zeitdauer den ersten definierten Schwellenwert nicht überschreitet. Falls jedoch festgestellt wird, dass die ermittelte Abweichung den definierten ersten Schwellenwert überschreitet, so wird folgend die ermittelte Abweichung mit dem zweiten definierten Schwellenwert verglichen. Falls hierbei festgestellt wird, dass der zweite definierte Schwellenwert von der ermittelten Abweichung überschritten wird, so wird in den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet. Der Fahrer hat hierbei also nicht gezeigt, dass er derzeit in der Lage ist, das Fahrzeug manuell zu steuern. Falls jedoch festgestellt wird, dass der zweite Schwellenwert nicht durch die ermittelte Abweichung überschritten wird, so wird der Vergleich der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie des Fahrzeugs mit der ermittelten, optimalen Trajektorie wiederholt. Durch die Verwendung des ersten und des zweiten definierten Schwellenwerts wird es entsprechend ermöglicht, die Fähigkeiten des Fahrers zum manuellen Steuern des Fahrzeugs noch besser einzuschätzen und im Verfahren zu berücksichtigen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Recheneinheit, welche dazu ausgebildet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Außerdem ist ein Fahrzeug Teil der Erfindung, welches die erfindungsgemäße Recheneinheit und wenigstens eine Signaleinheit aufweist. Die wenigstens eine Signaleinheit ist in diesem Zusammenhang dazu ausgebildet, ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs zu erzeugen. Die Signaleinheit kann hierbei das Signal beispielsweise bei einer Gefahrensituation automatisch erzeugen. Alternativ ist die Signaleinheit als Eingabeeinheit ausgebildet, welche zur Eingabe eines Signals zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Fahrer selbst den Zeitpunkt der Umschaltung wählen. Vorzugsweise weist das Fahrzeug weiterhin wenigstens einen ersten Sensor auf, welcher zur Erfassung von Umfelddaten des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ausgebildet ist. Bei dem wenigstens einen Sensor kann es sich beispielsweise um einen Umfeldsensor handeln. Weiterhin vorzugsweise weist das Fahrzeug wenigstens einen zweiten Sensor auf, der zur Erfassung eines Zustands des Fahrers des Fahrzeugs, insbesondere eines erfassten körperlichen Zustands des Fahrers, ausgebildet ist. Das Fahrzeug weist weiterhin eine optionale Kommunikationseinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, Umfelddaten von einem Server oder von anderen Verkehrsteilnehmern zu erfassen.
    • Beschreibung der Zeichnungen
    • Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Recheneinheit, welche zur Steuerung einer Umschaltung zwischen einem automatischen Fahrbetrieb und einem manuellen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
    • Figur 2a zeigt in Form eines Ablaufdiagramms eine erste Ausführungsform eines beispielhaften Verfahrens, das außerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegt.
    • Figur 2b zeigt in Form eines Ablaufdiagramms eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Umschaltung zwischen einem automatischen Fahrbetrieb und einem manuellen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs.
    • Figur 3 zeigt schematisch in der Vogelperspektive ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, welches sich im manuellen Fahrbetrieb befindet und dessen manuell befahrene Trajektorie mit der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs verglichen wird.
    Ausführungsbeispiele
  • Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Recheneinheit 70.
  • Die Recheneinheit 70 ist hierbei dazu ausgebildet, in einem automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs von einer Signaleinheit 10 zu empfangen. Zusätzlich ist die Recheneinheit 70 dazu ausgebildet, den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs einzuleiten, falls ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs von der Signaleinheit 10 empfangen wird. Die Recheneinheit 70 dient außerdem dazu, im manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs fortlaufend eine optimale Trajektorie des Fahrzeugs, welches sich im manuellen Fahrbetrieb befindet, zu ermitteln. Außerdem ermittelt die Recheneinheit 70 fortlaufend eine manuell befahrene Trajektorie des Fahrzeugs. Die Recheneinheit 70 ist dazu ausgebildet, fortlaufend die ermittelte, manuell befahrene Trajektorie des Fahrzeugs mit der ermittelten, optimalen Trajektorie zu vergleichen und bei dem durchgeführten Vergleich eine Abweichung der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie des Fahrzeugs von der ermittelten, optimalen Trajektorie zu ermitteln. Darüber hinaus ist die Recheneinheit 70 dazu ausgebildet, in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs umzuschalten oder das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs im manuellen Fahrbetrieb zu beenden. Im Falle des Umschaltens in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ist die Recheneinheit 70 beispielsweise dazu ausgebildet, einen Längs- und/oder Querantrieb 80 des Fahrzeugs anzusteuern.
  • Optional ist die Recheneinheit 70 dazu ausgebildet, Umfelddaten des Fahrzeugs von wenigstens einem ersten Sensor 20 zu empfangen. Bei dem wenigstens einen ersten Sensor 20 kann es sich beispielsweise um einen Umfeldsensor handeln. Alternativ oder zusätzlich ist die Recheneinheit 70 in diesem Zusammenhang dazu ausgebildet Umfelddaten des Fahrzeugs von wenigstens einem Server 30 zu empfangen. Bei diesem Server 30 kann es sich beispielsweise um einen Server handeln, welcher Umfelddaten von weiteren Verkehrsteilnehmern über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung erhält. Die Recheneinheit 70 ist weiterhin optional dazu ausgebildet, fortlaufend einen Sicherheitsbereichs der ermittelten optimalen Trajektorie des Fahrzeugs im manuellen Fahrbetrieb in Abhängigkeit der erfassten Umfelddaten des Fahrzeugs zu ermitteln. Außerdem ist die Recheneinheit 70 dazu ausgebildet, fortlaufend die ermittelte Abweichung der manuell befahrenen Trajektorie von der ermittelten, optimalen Trajektorie mit dem ermittelten Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie des Fahrzeugs zu vergleichen. In Abhängigkeit des Vergleichs der ermittelten Abweichung mit dem ermittelten Sicherheitsbereich ist die Recheneinheit 70 zusätzlich dazu ausgebildet, in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs umzuschalten oder das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs im manuellen Fahrbetrieb zu beenden. Im Falle des Umschaltens in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs ist die Recheneinheit 70 beispielsweise dazu ausgebildet, einen Längs- und/oder Querantrieb 80 des Fahrzeugs anzusteuern.
  • Im Zusammenhang mit dem ermittelten Sicherheitsbereich ist die Recheneinheit 70 optional dazu ausgebildet, den Sicherheitsbereich in Abhängigkeit weiterer Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit einer erfassten Fahrbahnbegrenzung zu ermitteln. Hierfür kann die Recheneinheit 70 beispielsweise Umfelddaten von dem wenigstens einen ersten Sensor 20 oder dem Server 30 empfangen. Alternativ kann die aktuelle Position des Fahrzeugs, welche beispielsweise mittels GNSS-Empfänger bestimmt wird, mit den Navigationsdaten, welche von einer Navigationseinrichtung 40 empfangen werden, abgeglichen werden.
  • Optional ist die Recheneinheit 70 dazu ausgebildet, das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs in dem manuellen Fahrbetrieb zu beenden, falls die ermittelte Abweichung für eine definierte Zeitdauer unterhalb eines definierten Schwellenwerts verbleibt. Die Recheneinheit 70 kann in diesem Zusammenhang dazu ausgebildet sein, eine Anzeigeeinheit 90 anzusteuern, um dem Fahrer des Fahrzeugs die definierte Zeitdauer und/oder den definierten Schwellenwert anzuzeigen. In diesem Zusammenhang kann die Recheneinheit 70 dazu ausgebildet sein, die Zeit, welche beispielsweise seit Beginn des Umschaltens in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erfasst wird, von einer Uhr 50 zu empfangen und die erfasste Zeit mit der definierten Zeitdauer zu vergleichen. Optional ist die Recheneinheit 70 in diesem Zusammenhang weiterhin dazu ausgebildet, Zustandsdaten des Fahrers während des automatischen Fahrbetriebs von wenigstens einem zweiten Sensor 60 zu empfangen. Bei dem Zustand des Fahrers handelt es sich insbesondere um den körperlichen Zustand des Fahrers. Bei dem wenigstens einen zweiten Sensor kann es sich beispielsweise um einen Sensor handeln, welcher den Fitnesszustand des Fahrers ermittelt. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein Blutdruckmessgerät, Lidschlagdetektor oder eines Sensors zur Erfassung der Herzfrequenz des Fahrers handeln.
  • Figur 2a zeigt eine Ausführungsform eines eines beispielhaften Verfahrens, das außerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegt.
  • Die zuvor beschriebene Recheneinheit 70 ist hierbei dazu ausgebildet, dieses Verfahren auszuführen.
  • Hierbei wird zunächst in einem Verfahrensschritt 110 geprüft, ob ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erfasst wird. Wird hierbei kein solches Signal erfasst, so wird das Verfahren beendet oder alternativ von vorne gestartet. Wird jedoch ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erfasst, so wird in einem folgenden Verfahrensschritt 120 der manuelle Fahrbetrieb des Fahrzeugs eingeleitet. In einem folgenden Verfahrensschritt 170 wird fortlaufend in dem nun manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs eine optimale Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. Zusätzlich wird in einem Verfahrensschritt 180 fortlaufend eine manuell befahrene Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. In einem folgenden Verfahrensschritt 230 wird die ermittelte, optimale Trajektorie mit der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie des Fahrzeugs fortlaufend verglichen. Wird bei diesem fortlaufenden Vergleich festgestellt, dass hierbei keine oder nur eine im Vergleich zu einem definierten Schwellenwert geringfügige Abweichung vorliegt, so kann auf einen Fahrer zurückgeschlossen werden, der in der Lage ist, das Fahrzeug manuell zu steuern. Entsprechend wird in diesem Fall in einem folgenden Verfahrensschritt 280 das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs im manuellen Fahrbetrieb beendet. Wird jedoch in Verfahrensschritt 230 eine im Vergleich zu einem definierten Schwellenwert hohe Abweichung festgestellt, so wird in Verfahrensschritt 260 in einen automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs umgeschaltet. Nach Ausführung einer der beiden Alternativen wird das Verfahren daraufhin beendet.
  • Optional kann das Fahrzeug auch in einem auf den Verfahrensschritt 260 folgenden Verfahrensschritt 270 in einen sicheren Zustand gebracht werden. Hierzu kann das Fahrzeug beispielsweise automatisch abgebremst und optional zum Stillstand gebracht werden.
  • Optional wird in einem Verfahrensschritt 130 während des manuellen Fahrbetriebs ein Umfeld des Fahrzeugs erfasst. In einem folgenden Verfahrensschritt 200 wird dann ein Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. In einem folgenden Verfahrensschritt 240 wird die ermittelte, manuell befahrene Trajektorie mit dem ermittelten Sicherheitsbereich der optimalen Trajektorie verglichen. Wird hierbei festgestellt, dass die manuell befahrene Trajektorie den Sicherheitsbereich nicht überschreitet, so wird in dem Verfahrensschritt 280 das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermittelns der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs im manuellen Fahrbetrieb beendet. Wird jedoch festgestellt, dass die manuell befahrene Trajektorie den linken oder rechten Sicherheitsbereich überschreitet, so wird in Verfahrensschritt 260 in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs umgeschaltet und das Fahrzeug automatisch wieder zurück in den Sicherheitsbereich gesteuert. Der Sicherheitsbereich wird beispielsweise in Abhängigkeit weiterer Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs ermittelt. Wird in diesem Zusammenhang beispielsweise ein entgegenkommendes Fahrzeug ermittelt, so wird ein linker Sicherheitsbereich eines als Bewegungsschlauch des Fahrzeugs ausgebildeter Sicherheitsbereich enger gefasst. Alternativ oder zusätzlich kann in diesem Zusammenhang der linke oder rechte Sicherheitsbereich auch in Abhängigkeit einer erfassten Fahrbahnbegrenzung ermittelt werden. Die Fahrbahnbegrenzung kann beispielsweise der Fahrbahnrand oder auch die Fahrbahnmarkierung auf der Straße darstellen. Solch eine Fahrbahnbegrenzung sollte während der Fahrt nicht überschritten werden. Die nötigen Umfelddaten für beide Möglichkeiten können insbesondere durch die Umfelderfassung in Verfahrensschritt 130 oder auch mittels eines Servers durch eine Car-to-X Kommunikation in einem Verfahrensschritt 140 erfasst werden. Auch kann die aktuelle Position des Fahrzeugs, welche beispielsweise mittels GNSS-Empfänger bestimmt wird, mit den Navigationsdaten, welche von einer Navigationseinrichtung 40 empfangen werden, abgeglichen werden. Die Navigationseinheit kann in diesem Fall die nötigen Umfelddaten bereitstellen.
  • Optional wird in einem Verfahrensschritt 200 ein definierter Schwellenwert und/oder eine definierte Zeitdauer ermittelt, welche im folgenden Verfahrensschritt 250 mit der ermittelten Abweichung der manuell befahrenen Trajektorie von der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs verglichen werden. Wird hierbei festgestellt, dass der Schwellenwert nicht überschritten wird und die definierte Zeitdauer überschritten wird, so wird auf einen Fahrer zurückgeschlossen, der in der Lage ist, das Fahrzeug manuell zu steuern und es wird mit Verfahrensschritt 280 fortgesetzt. Wird jedoch hierbei festgestellt, dass der definierte Schwellenwert innerhalb der definierten Zeitdauer überschritten wird, so wird auf einen Fahrer geschlossen, der zumindest derzeit nicht in der Lage ist, das Fahrzeug manuell zu steuern und es wird mit Verfahrensschritt 270 fortgesetzt. Optional kann in diesem Zusammenhang in einem Verfahrensschritt 190 eine Fahrsituation des Fahrzeugs in dem manuellen Fahrbetrieb ermittelt werden. Wird beispielsweise festgestellt, dass der Fahrer eine Kurve manuell gefahren ist ohne von der optimalen Trajektorie abzuweichen, so kann der definierte Schwellenwert und/oder die definierte Zeitdauer in Verfahrensschritt 200 verringert werden. Der Fahrer wird also für sein erfolgreiches Fahrmanöver mit einer Erhöhung des Schwellenwerts und/oder einer Verringerung der definierten Zeitdauer belohnt. Anders herum kann der Schwellenwert verringert und/oder die definierte Zeitdauer erhöht werden, falls festgestellt wird, dass sich das Fahrzeug ständig nur geradeaus bewegt. In diesem Fall hat der Fahrer noch nicht wirklich gezeigt, dass er fähig ist, das Fahrzeug manuell zu steuern. Weiterhin optional können dem Fahrer des Fahrzeugs die definierte Zeitdauer und/oder der definierte Schwellenwert während des manuellen Fahrbetriebs in einem Verfahrensschritt 220 angezeigt werden. Weiterhin optional wird in einem Verfahrensschritt 160 während des automatischen Fahrbetriebs ein Zustand des Fahrers erfasst. Der Zustand kann hierbei beispielsweise der körperliche Zustand des Fahrers sein. Der definierte Schwellenwert und/oder die definierte Zeitdauer kann in Verfahrensschritt 200 auch abhängig von dem erfassten Zustand des Fahrers eingestellt werden.
  • Figur 2b zeigt im Unterschied zu der ersten Ausführungsform des Verfahrens in Figur 2a, einen Verfahrensschritt 245, bei dem die ermittelte Abweichung der manuellen Trajektorie von der optimalen Trajektorie mit einem ersten definierten Schwellenwert verglichen wird. Falls hierbei festgestellt wird, dass die Abweichung den ersten definierten Schwellenwert unterschreitet, so wird mit Verfahrensschritte 280 fortgefahren. Hierbei kann optional zusätzlich die Bedingung mit berücksichtigt werden, dass mit Verfahrensschritt 280 nur fortgefahren wird, falls die Abweichung für eine definierte Zeitdauer den ersten definierten Schwellenwert nicht überschreitet. Falls jedoch festgestellt wird, dass die Abweichung den definierten ersten Schwellenwert überschreitet, so wird mit Verfahrensschritt 255 fortgefahren. In Verfahrensschritt 255 wird die ermittelte Abweichung mit einem zweiten definierten Schwellenwert verglichen. Der zweite definierte Schwellenwert ist hierbei größer als der erste definierte Schwellenwert. Falls hierbei festgestellt wird, dass der zweite definierte Schwellenwert von der ermittelten Abweichung überschritten wird, so wird mit Verfahrensschritt 260 fortgefahren und in den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet. Falls festgestellt wird, dass der zweite Schwellenwert nicht durch die ermittelte Abweichung überschritten wird, so wird mit Verfahrensschritt 230 wiederholt fortgefahren.
  • Figur 3 zeigt in der Vogelperspektive ein Fahrzeug, welches die zuvor in Figur 1 gezeigten Komponenten aufweist. Diese Komponenten, wie z.B. die Recheneinheit 70 sind in dieser Darstellung nicht dargestellt. Das Fahrzeug 300 befindet sich hierbei auf einer zweispurigen Fahrbahn, wobei die Fahrspuren 370a und 370b über einen Mittelstreifen 320 getrennt sind. Die linke Fahrspur 370a ist hierbei für den Gegenverkehr vorgesehen.
  • Es wird hierbei eine Situation aus der Vogelperspektive dargestellt, in welcher sich das Fahrzeug 300 in dem manuellen Fahrbetrieb befindet, da zuvor ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb erfasst wurde. Im manuellen Fahrbetrieb wird nun fortlaufend eine manuell befahrene Trajektorie 330 ermittelt. Außerdem wird fortlaufend eine optimale Trajektorie 340 ermittelt. Die manuell befahrene Trajektorie 330 wird nun fortlaufend mit der optimalen Trajektorie verglichen und eine Abweichung ermittelt. Eine Abweichung kann hierbei beispielsweise ermittelt werden, indem in der Vogelperspektive Positionsabweichungen 350a und 350b der manuellen von der optimalen Trajektorie ermittelt werden. Diese Abweichungen 350a und 350b können sich über den Trajektorienverlauf hinweg in ihrer Größe voneinanderunterscheiden. Wird hierbei beispielsweise die ermittelte Abweichung 350a oder 350bzu groß, so wird das Fahrzeug 300 wieder in den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet. Die Abweichungen 350a oder 350bkönnen beispielsweise auch aufsummiert werden. Wird die Summe hierbei zu groß, so wird das Fahrzeug 300 in den automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet.
  • Zum anderen wird in dieser Darstellung ein Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie in Form eines Bewegungsschlauchs 325 fortlaufend ermittelt. Der Bewegungsschlauch 325 umgibt hierbei die optimale Trajektorie 340 von allen Seiten und wird in Abhängigkeit des Fahrzeugumfelds ermittelt. Der Sicherheitsbereich in Form des Bewegungsschlauchs 325 weist hierbei einen linken Sicherheitsbereich 320 auf, welcher als der Mittelstreifen 320 der Fahrbahn ausgebildet ist, da das Fahrzeug 300 bei Überschreitung des Mittelstreifens 320 in den Gegenverkehr geraten würde. Außerdem weist der Bewegungsschlauch 325 einen rechten Sicherheitsbereich 310 auf, welcher hierbei als der Fahrbahnrand ausgebildet. Bei Überschreitung des linken 320 oder rechten 310 Sicherheitsbereichs durch die manuell befahrene Trajektorie 330 kann beispielsweise in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 300 umgeschaltet werden und das Fahrzeug 300 automatisch zurück auf die Fahrspur 370b gesteuert. Der Bewegungsschlauch 325, welcher sich fortlaufend mit dem Fahrzeug 300 mitbewegt, weist weiterhin auch einen vorderen Sicherheitsbereich 315b und einen hinteren Sicherheitsbereich 315a auf. Der vordere 315b und hintere 315a Sicherheitsbereich kennzeichnen hierbei einen Bereich, der sich dynamisch während der Fahrt des Fahrzeugs 300 mitbewegt und eine Grenze für das Fahrzeug hinsichtlich dessen Geschwindigkeit oder Beschleunigung darstellt. Fährt das Fahrzeug 300 zu schnell oder beschleunigt zu stark, überschreitet es den vorderen Sicherheitsbereich 315b. Anders herum unterschreitet das Fahrzeug 300 den hinteren Sicherheitsbereich 315a, falls das Fahrzeug 300 plötzlich und unbegründet abbremst. In beiden Situationen kann in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 300 umgeschaltet werden, um das Fahrzeug 300 wieder zurück in den Sicherheitsbereich zu führen.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Umschaltung zwischen einem automatischen Fahrbetrieb und einem manuellen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs (300), wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    - im automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300), Erfassen (110) eines Signals zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300), und
    - Einleiten (120) des manuellen Fahrbetriebs in Abhängigkeit des erfassten Signals zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300), und
    - Im manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs, fortlaufendes Ermitteln (170) einer optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) in Abhängigkeit der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300), und
    - Im manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300), fortlaufendes Ermitteln (180) einer manuell befahrenen Trajektorie (330) des Fahrzeugs, und
    - Fortlaufendes Vergleichen (230) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) des Fahrzeugs (300) mit der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) und
    - Fortlaufendes Ermitteln einer Abweichung (350a, 350b) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) von der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) in Abhängigkeit des durchgeführten Vergleichs der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) des Fahrzeugs mit der ermittelten, optimalen Trajektorie (340), und
    - Umschalten (260) in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) oder
    - Beenden (280) des fortlaufenden Ermittelns der manuell befahrenen Trajektorie (330) und des fortlaufenden Ermittelns der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung (350a, 350b),
    wobei das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs (300) in dem manuellen Fahrbetrieb beendet (280) wird, falls die ermittelte Abweichung (350a, 350b) unterhalb eines definierten Schwellenwerts (250) verbleibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Schwellenwert (250) in einen ersten definierten Schwellenwert (245) und einen zweiten definierten Schwellenwert (255) unterteilt wird, wobei der zweite definierte Schwellenwert (255) größer ist als der erste definierte Schwellenwert (245), wobei in Abhängigkeit eines Vergleichs der ermittelte Abweichung (350a, 350b) mit dem ersten definierten Schwellenwert (245) und dem zweiten definierten Schwellenwert (245)
    - in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs umgeschaltet (260) wird oder
    - das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufenden Ermittelns der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb beendet (260) wird oder
    - das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb fortgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte aufweist:
    - Erfassen (130) eines Umfelds des Fahrzeugs (300) in Abhängigkeit der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300), und
    - Fortlaufendes Ermitteln (200) eines Sicherheitsbereichs der ermittelten optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb in Abhängigkeit des erfassten Umfelds des Fahrzeugs, und
    - Fortlaufendes Vergleichen (240) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) mit dem ermittelten Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300), und
    - Umschalten (260) in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300)oder
    - Beenden (280) des fortlaufenden Ermittelns (180) der manuell befahrenen Trajektorie (330) und des fortlaufenden Ermittelns (170) der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb zusätzlich in Abhängigkeit des Vergleichs (240) der manuell befahrenen Trajektorie (330) mit dem ermittelten Sicherheitsbereich.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsbereich in Abhängigkeit weiterer Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs (300) und/oder in Abhängigkeit einer erfassten Fahrbahnbegrenzung (310) ermittelt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sicherheitsbereich um einen Bewegungsschlauch (325) des Fahrzeugs (300) handelt, wobei der Bewegungsschlauch (325) die ermittelte, optimale Trajektorie (340) umgibt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs (300) in dem manuellen Fahrbetrieb beendet wird, falls die ermittelte Abweichung (350a, 350b) zusätzlich für eine definierte Zeitdauer unterhalb des definierten Schwellenwerts (250) verbleibt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Schwellenwert (250) und/oder die definierte Zeitdauer in Abhängigkeit des folgenden Verfahrensschritts angepasst wird:
    - Fortlaufendes Ermitteln (190) einer Fahrsituation des Fahrzeugs (300) in dem manuellen Fahrbetrieb in Abhängigkeit der manuell befahrenen Trajektorie (330) des Fahrzeugs (300).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die definierte Zeitdauer und/oder der definierte Schwellenwert (250) dem Fahrer des Fahrzeugs (300) in dem manuellen Fahrbetrieb angezeigt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeitdauer und/oder der definierte Schwellenwert (250) in Abhängigkeit eines in dem automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) erfassten (160) Zustands des Fahrers, insbesondere eines erfassten körperlichen Zustands des Fahrers, angepasst wird.
  9. Recheneinheit (70), ausgebildet zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist,
    - in einem automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300), ein Signal zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) zu empfangen, und
    - in Abhängigkeit des empfangenen Signals zur Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) den manuellen Fahrbetrieb einzuleiten, und
    - im manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) in Abhängigkeit der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) fortlaufend eine optimale Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) zu ermitteln, und
    - im manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) fortlaufend eine manuell befahrene Trajektorie (330) des Fahrzeugs (340) zu ermitteln, und
    - fortlaufend die ermittelte, manuell befahrene Trajektorie (330) des Fahrzeugs (340) mit der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) zu vergleichen, und
    - in Abhängigkeit des durchgeführten Vergleichs der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) des Fahrzeugs (300) mit der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) fortlaufend eine Abweichung (350a, 350b) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) von der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) zu ermitteln, und
    in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung (350a, 350b)
    - in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) umzuschalten oder
    - das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb zu beenden,
    wobei die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie des Fahrzeugs (300) in dem manuellen Fahrbetrieb zu beenden (280), falls die ermittelte Abweichung (350a, 350b) unterhalb eines definierten Schwellenwerts (250) verbleibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der definierte Schwellenwert (250) in einen ersten definierten Schwellenwert (245) und einen zweiten definierten Schwellenwert (255) unterteilt ist, wobei der zweite definierte Schwellenwert (255) größer ist als der erste definierte Schwellenwert (245), wobei die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines Vergleichs der ermittelten Abweichung (350a, 350b) mit dem ersten definierten Schwellenwert (245) und dem zweiten definierten Schwellenwert (245)
    - in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs umzuschalten (260) oder
    - das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufenden Ermittelns der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb zu beenden (260) oder
    - das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb fortzusetzen.
  10. Recheneinheit (70) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (70) zusätzlich dazu ausgebildet ist,
    - Umfelddaten des Fahrzeugs (300) in Abhängigkeit der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) zu empfangen, und
    - fortlaufend einen Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb in Abhängigkeit der erfassten Umfelddaten des Fahrzeugs (300) zu ermitteln, und
    - fortlaufend die ermittelte Abweichung (350a, 350b) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) von der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) mit dem ermittelten Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) zu vergleichen, und zusätzlich zum Vergleich mit den definierten Schwellenwerten
    in Abhängigkeit des Vergleichs der ermittelten Abweichung (350a, 350b) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) von der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) mit dem ermittelten Sicherheitsbereich
    - in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) umzuschalten oder
    - das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb zu beenden.
  11. Fahrzeug (300) mit
    - einer Recheneinheit (70) nach Anspruch 9 oder 10, und
    - wenigstens eine Signaleinheit (10), ausgebildet zur Erzeugung eines Signals zur Umschaltung in einen manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300).
  12. Fahrzeug (300) nach Anspruch 11, wenn Anspruch 11 von Anspruch 9 abhängt, zusätzlich aufweisend
    - wenigstens einen ersten Sensor (20), ausgebildet zur Erfassung von Umfelddaten des Fahrzeugs (300) in Abhängigkeit der Umschaltung in den manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300),
    wobei die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist, die mittels des wenigstens einen ersten Sensors (20) erfassten Umfelddaten zu empfangen und in Abhängigkeit der empfangenen Umfelddaten des Fahrzeugs (300) fortlaufend einen Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb zu ermitteln, und fortlaufend die ermittelte Abweichung (350a, 350b) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) von der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) mit einem ermittelten rechten (310) und linken (320) Sicherheitsbereich der ermittelten optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) zu vergleichen, und zusätzlich zum Vergleich mit den definierten Schwellenwerten in Abhängigkeit des Vergleichs der ermittelten Abweichung (350a, 350b) der ermittelten, manuell befahrenen Trajektorie (330) von der ermittelten, optimalen Trajektorie (340) mit dem ermittelten Sicherheitsbereich
    - in den automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (300) umzuschalten oder
    - das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) im manuellen Fahrbetrieb zu beenden.
  13. Fahrzeug (300) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, zusätzlich aufweisend
    - wenigstens einen zweiten Sensor (60), ausgebildet zur Erfassung eines Zustands des Fahrers des Fahrzeugs (300), insbesondere eines erfassten körperlichen Zustands des Fahrers,
    wobei die Recheneinheit (70) dazu ausgebildet ist, das fortlaufende Ermitteln der manuell befahrenen Trajektorie (330) und das fortlaufende Ermitteln der optimalen Trajektorie (340) des Fahrzeugs (300) in dem manuellen Fahrbetrieb zu beenden, falls die ermittelte Abweichung (350a, 350b) für eine definierte Zeitdauer unterhalb eines definierten Schwellenwerts (250) verbleibt, und die definierte Zeitdauer und/oder den definierten Schwellenwert (250) in Abhängigkeit des mittels des wenigstens einen zweiten Sensors (60) erfassten Zustands des Fahrers, insbesondere eines erfassten körperlichen Zustands des Fahrers, anzupassen.
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